Nach der Behandlung von pMSC, gewonnen aus dem Choriongewebe reifer menschlicher Plazenten, mit den BSP PAM und ZOL konnten Effekte auf die mRNA-Expression von OPG und den klassischen osteoblastären Differenzierungsmarkern COL-I und AP mittels PCR nachgwiesen werden. OC
Diskussion
war zwar als später Marker der osteoblastären Differenzierungskaskade nicht konsistent detektierbar und damit statistisch nicht verwertbar, konnte aber in einzelnen Langzeitzellkulturen nachgewiesen werden. Behandelt wurden die pMSC mit BSP unter basalen Kulturbedingungen, in Kombination mit VitD3 und als Zugabe zum osteogenen Differenzierungsassay. Auch wenn z. T. nur schwache Expressionsveränderungen gemessen wurden, so lässt sich doch bei allen gemessenen Markern eine Tendenz der mRNA-Expressions-Steigerung nach einer Behandlung mit BSP erkennen. Nach vergleichbaren Daten der Literatur wurde die Steigerung der OPG-mRNA-Expression mit gleichzeitiger Stimulierung der mRNA-Expression von COL-I und AP in Anlehnung an das Differenzierungsmodell nach Owen et al. 1990 als Hinweise auf eine gesteigerte osteoblastäre Differenzierung gewertet. Mit den Vorliegenden PCR-Daten aus dieser Arbeit kann jedoch keine Aussage über die tatsächliche Sekretion der Proteine in den Zellen oder systemische Effekte auf das Zusammenspiel vom OPG/RANKL/RANK in pMSC-Zellpopulationen getroffen werden kann.
Nach der aktuellen Literatur sind Vergleiche, Interpretationen und Bewertungen von Ergebnissen mit bMSC- und pMSC-Zellkulturen noch schwierig. PMSC und bMSC erfüllen gleichsam die Kriterien für MSC Oberflächenadhärenz, Kapazität zur klonalen Proliferation (fibroblast colony-forming units) und multilinäres Differenzierungspotential (adipogen, chondrogen, osteogen, myogen). Auch phänotypisch zeigen sie große Ähnlichkeiten. Nach wie vor fehlen spezifische Oberflächenmarker für MSC an sich und für MSC unterschiedlicher Quellen, sowohl unterschiedlicher Gewebe wie auch ggf. Gewebeanteile z.B. bei der Plazenta, machen eine eindeutige Identifikation und Unterscheidung derzeit nicht möglich. Bereits detektierte Unterschiede bei der Expression einiger Oberflächenmarker lassen anderseits noch keine Rückschlüsse auf Unterschiede in molekularen Zellmechanismen zu. Eigene Beobachtungen und die anderer Arbeiten zu Unterschieden im Expressionsverhalten einiger Marker und Erkenntnisse zur osteogenen Differenzierungskaskade geben zu dem Hinweise, dass es sich in den klassischen Zellmodellen um Mischpopulationen von Zellen unterschiedlicher Reifungszustände handeln könnte.
Diskussion
Im Expansionsverhalten in vitro, in der Regenerierbarkeit und Verfügbarkeit sind pMSC den bMSC deutlich überlegen. In Bezug auf das Zellmodell zur Untersuchung der osteogenen Differenzierbarkeit und Beeinflussbarkeit durch synthetische Substanzen/Therapeutika bieten Zellkulturen mit pMSC eine nutzbare Alternative zu denen mit bMSC.
Um die multipotente Ressource von MSC, vor allem der Plazenta, in therapeutisch relevante Konzepte einbringen zu können, steht eine Vielzahl von weiterführenden Untersuchungen noch aus. Dafür sind Bestrebungen nach Standardisierungen nicht nur in der Zellisolation und Kultivierung, sondern auch in der Stimulation in Differenzierungskaskaden und deren Marker ebenso notwendig, wie die weitere Erforschung molekularer Mechanismen in den Stammzellen und deren Nachfolgern.
Zusammenfassung
5 Zusammenfassung
Humane mesenchymale Stammzellen (hMSC) sind u. a. Ausgangspunkt für die Differenzierung zu Osteoblasten. In vitro sind sie eine wichtige Basis für die Grundlagenforschung der osteoblastären Differenzierungskaskade, deren Beeinflussung bzw. Beeinflussbarkeit durch verschiedene physiologische und pharmakologische Faktoren nach wie vor intensiv untersucht wird. Daneben bieten sie Ansatzpunkte für die Weiterentwicklung von Gewebeersatzverfahren im Rahmen der regenerativen Medizin (Tissue Engineering). Als alternative Ressource zum Knochenmark für die Gewinnung von mesenchymalen Stammzellen (bMSC) wurde von verschiedenen Arbeitsgruppen die menschliche Plazenta beschrieben. Die isolierten und charakterisierten Zellpopulationen sind funktionell und phänotypisch denen des Knochenmarks ähnlich (pMSC). In dieser Arbeit wurden pMSC isoliert, kultiviert und für die Untersuchungen verwendet. Sie reagierten unter basalen Kulturbedingungen nach Behandlung mit den Bisphosphonaten (BSP) Pamidronat (PAM) und Zoledronat (ZOL) mit einer dosis- und zeitabhängigen Hochregulierung der mRNA-Expression von OPG und den klassischen osteoblastären Markern COL-I und AP. Die Kombination von Vitamin D3 (VitD3)und ZOL, wie sie auch in der osteoporotischen Therapie eingesetzt wird, zeigte bei einer Dosis von ZOL 10-8M keine zusätzliche Steigerung der zu detektierenden mRNA-Expressionen.
Durch die Zugabe von ZOL konnte unter Kulturbedingungen der osteogenen Induktion eine Steigerung der OPG-mRNA-Expression sowie der klassischen osteoblastären Marker COL-I und AP erreicht werden. Dies könnte daraufhin hinweise, dass BSP auch einen stimulierenden Effekt auf die Differenzierung von pMSC in Richtung der osteoblastären Reihe haben könnten. In der Literatur sind ähnliche Effekte an humanen Osteoblasten (hOB) beschrieben worden, für hMSC liegen vergleichbare Studien derzeit allerdings noch nicht vor. Um die multipontente Ressource von MSC, vor allem der Plazenta, in therapeutisch relevante Konzepte einbringen zu können, steht eine Vielzahl von weiterführenden Untersuchungen aus. Dafür sind Bestrebungen nach Standardisierungen nicht nur in der Zellisolation und Kultivierung, sondern auch
Zusammenfassung
in der Stimulation in Differenzierungskaskaden ebenso notwendig, wie die weitere Erforschung molekularer Mechanismen.
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